物理學(xué)家密立根1911年曾以著名的油滴實(shí)驗(yàn)推斷出自然界存在基元電荷，并推算出基元電荷的帶電量。下面讓我們追溯這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并提出問(wèn)題。

    如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板間距離為d，油滴從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于與噴嘴摩擦而帶負(fù)電。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過(guò)上面金屬板的小孔進(jìn)入平行金屬板間。油滴所受空氣的浮力遠(yuǎn)小于重力，可以忽略。當(dāng)平行金屬板間沒(méi)加電壓時(shí)，由于空氣阻力與速度大小成正比（設(shè)比例系數(shù)為常數(shù)k，且k>0），經(jīng)過(guò)一短時(shí)間，即可觀察到質(zhì)量為m的帶電油滴以恒定的速率v₁在空氣中緩慢降落。

(1) 若在平行金屬板間加電壓U（上極板為正），可見(jiàn)到油滴以恒定速率v₂緩慢上升。設(shè)重力加速度為g，試求油滴所帶電量q（用d、U、k、v_l、v₂等已知量表示）。

(2) 若平行金屬板間不加電壓，油滴在兩板間以恒定速率v₁下降時(shí)，移動(dòng)某一豎直距離所需時(shí)間為t₁；加了電壓U后，油滴以恒定速率v₂上升同一豎直距離所需時(shí)間為t₂，則油滴的帶電量可表示為。試用已知量d、g、U、t₁及油滴質(zhì)量m來(lái)表示A的表達(dá)式。

(3) 若這時(shí)把加在平行金屬板間的電壓撤除，使油滴以恒定速率下降一段距離；然后向平行金屬板間照射X射線，改變油滴的帶電量后，又在平行金屬板間加上電壓U，測(cè)定該油滴勻速上升同一豎直距離的時(shí)間t₂。依此類(lèi)推，多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明總是0.00535s^-1的整數(shù)倍。由此可推論：自然界中一定存在基元電荷。已知該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的一組數(shù)據(jù)如下：d=2.0´10^-2m，m=3.2´10^-16kg，t₁=11.9s，U=25V，并取g=9.8m/s²，試由此計(jì)算基元電荷的帶電量(取兩位有效數(shù)字)。

 一組同學(xué)研究“物體下落過(guò)程所受空氣阻力的大小是否變化”的探究過(guò)程如下：

A．有同學(xué)認(rèn)為：物體下落過(guò)程所受空氣阻力可能與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

B．他們計(jì)劃利用“小紙杯”作為研究對(duì)象，用頻閃相機(jī)等儀器測(cè)量小紙杯在空中的下落運(yùn)動(dòng)，并研究下落距離、速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè)。

C．在相同實(shí)驗(yàn)條件下，同學(xué)們先測(cè)量了單個(gè)小紙杯的運(yùn)動(dòng)情況，制作了下表并畫(huà)出了對(duì)應(yīng)的位移—時(shí)間圖象如圖a。然后將不同數(shù)量的小紙杯疊放在一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況的測(cè)量，并最后作出它們的速度—時(shí)間圖象如圖b（圖線序號(hào)與小紙杯數(shù)量相同）。

 

時(shí)間（s）	下落距離（m）
0.0	0.000
0.4	0.036
0.8	0.469
1.2	0.957
1.6	1.445
2.0

 

按上述探究過(guò)程回答下面問(wèn)題：

（1）科學(xué)探究活動(dòng)通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、評(píng)價(jià)交流等。與A，C步驟相對(duì)應(yīng)的探究環(huán)節(jié)是            ，            。

（2）你估算表格中對(duì)應(yīng)2.0s時(shí)的下落距離是         ，圖象a中1.2s之后的圖線趨向直線，可以看作是          運(yùn)動(dòng)。圖象b中各圖線的最初階段為同一直線，說(shuō)明各個(gè)運(yùn)動(dòng)在開(kāi)始時(shí)做相同的         運(yùn)動(dòng)。

（3）由此探究你認(rèn)為物體下落運(yùn)動(dòng)所受空氣阻力的關(guān)系可能是（        ）

a保持不變       b越來(lái)越大       c開(kāi)始時(shí)增大后來(lái)沒(méi)什么變化    d沒(méi)什么規(guī)律

 

 

 一組同學(xué)研究“物體下落過(guò)程所受空氣阻力的大小是否變化”的探究過(guò)程如下：

A．有同學(xué)認(rèn)為：物體下落過(guò)程所受空氣阻力可能與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

B．他們計(jì)劃利用“小紙杯”作為研究對(duì)象，用頻閃相機(jī)等儀器測(cè)量小紙杯在空中的下落運(yùn)動(dòng)，并研究下落距離、速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè)。

C．在相同實(shí)驗(yàn)條件下，同學(xué)們先測(cè)量了單個(gè)小紙杯的運(yùn)動(dòng)情況，制作了下表并畫(huà)出了對(duì)應(yīng)的位移—時(shí)間圖象如圖a。然后將不同數(shù)量的小紙杯疊放在一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況的測(cè)量，并最后作出它們的速度—時(shí)間圖象如圖b（圖線序號(hào)與小紙杯數(shù)量相同）。

 

時(shí)間（s）	下落距離（m）
0.0	0.000
0.4	0.036
0.8	0.469
1.2	0.957
1.6	1.445
2.0

 

 

 

按上述探究過(guò)程回答下面問(wèn)題：

（1）科學(xué)探究活動(dòng)通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、評(píng)價(jià)交流等。與A，C步驟相對(duì)應(yīng)的探究環(huán)節(jié)是             ，             。

（2）你估算表格中對(duì)應(yīng)2.0s時(shí)的下落距離是          ，圖象a中1.2s之后的圖線趨向直線，可以看作是          運(yùn)動(dòng)。圖象b中各圖線的最初階段為同一直線，說(shuō)明各個(gè)運(yùn)動(dòng)在開(kāi)始時(shí)做相同的          運(yùn)動(dòng)。

（3）由此探究你認(rèn)為物體下落運(yùn)動(dòng)所受空氣阻力的關(guān)系可能是（        ）

a保持不變        b越來(lái)越大       c開(kāi)始時(shí)增大后來(lái)沒(méi)什么變化    d沒(méi)什么規(guī)律

 

 

 一組同學(xué)研究“物體下落過(guò)程所受空氣阻力的大小是否變化”的探究過(guò)程如下：

A．有同學(xué)認(rèn)為：物體下落過(guò)程所受空氣阻力可能與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

B．他們計(jì)劃利用“小紙杯”作為研究對(duì)象，用頻閃相機(jī)等儀器測(cè)量小紙杯在空中的下落運(yùn)動(dòng)，并研究下落距離、速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè)。

C．在相同實(shí)驗(yàn)條件下，同學(xué)們先測(cè)量了單個(gè)小紙杯的運(yùn)動(dòng)情況，制作了下表并畫(huà)出了對(duì)應(yīng)的位移—時(shí)間圖象如圖a。然后將不同數(shù)量的小紙杯疊放在一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況的測(cè)量，并最后作出它們的速度—時(shí)間圖象如圖b（圖線序號(hào)與小紙杯數(shù)量相同）。

 

時(shí)間（s）	下落距離（m）
0.0	0.000
0.4	0.036
0.8	0.469
1.2	0.957
1.6	1.445
2.0

 

按上述探究過(guò)程回答下面問(wèn)題：

（1）科學(xué)探究活動(dòng)通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、評(píng)價(jià)交流等。與A，C步驟相對(duì)應(yīng)的探究環(huán)節(jié)是             ，             。

（2）你估算表格中對(duì)應(yīng)2.0s時(shí)的下落距離是          ，圖象a中1.2s之后的圖線趨向直線，可以看作是          運(yùn)動(dòng)。圖象b中各圖線的最初階段為同一直線，說(shuō)明各個(gè)運(yùn)動(dòng)在開(kāi)始時(shí)做相同的          運(yùn)動(dòng)。

（3）由此探究你認(rèn)為物體下落運(yùn)動(dòng)所受空氣阻力的關(guān)系可能是（        ）

a保持不變        b越來(lái)越大       c開(kāi)始時(shí)增大后來(lái)沒(méi)什么變化    d沒(méi)什么規(guī)律

 

 

(8分)對(duì)于落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，著名科學(xué)家伽利略做出了具大的貢獻(xiàn)，關(guān)于他的研究工作，回答以下問(wèn)題：

(一)(4分)科學(xué)探究活動(dòng)通常包括以下要素：提出問(wèn)題，猜想與假設(shè)，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析與論證，評(píng)估，交流與合作等．伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究過(guò)程如下：

A．伽利略依靠邏輯的力量推翻了亞里斯多德的觀點(diǎn)；

B．伽利略提出了“落體運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t成正比”的觀點(diǎn)；

C．為“沖淡”重力，伽利略設(shè)計(jì)用斜面來(lái)研究小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的情況；

D．伽利略換用不同質(zhì)量小球，沿同一斜面從不同位置由靜止釋放，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；

E．伽利略改變斜面的傾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；

F．伽利略對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；

G．伽利略將斜面實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論推廣到斜面傾角增大到90°時(shí)．

(1) 與上述過(guò)程中B步驟相應(yīng)的科學(xué)探究要素是                    ．

(2) 與上述過(guò)程中F步驟相應(yīng)的科學(xué)探究要素是                    ．

 (二)(4分)伽利略提出了“落體運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t成正比”的觀點(diǎn)，但在伽利略時(shí)代無(wú)法直接測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的速度．伽利略借助于數(shù)學(xué)方法，通過(guò)數(shù)學(xué)推理，巧妙地將研究“速度與時(shí)間的關(guān)系”轉(zhuǎn)換為研究“位移與時(shí)間的關(guān)系”，解決了這一難題．接著，伽利略用一條刻有光滑凹槽的長(zhǎng)木板做成一個(gè)斜面，讓小球沿斜槽滾下，同時(shí)采用滴水計(jì)時(shí)法．下表是伽利略手稿中記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

時(shí)間單位t	1	2	3	4	5	6	7
距離單位s	32	130	298	526	824	1192	1600

上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能驗(yàn)證伽利略得出的位移與時(shí)間的關(guān)系嗎？如果能，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出你的理由，并在下列坐標(biāo)紙中作出能直觀反映這一結(jié)論正確的圖象．如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由．(如有需要可利用上表中的空格,作圖時(shí)請(qǐng)標(biāo)明橫軸的意義．)